Høyhastighets fotodetektorer introduseres avInGaAs fotodetektorer
Høyhastighets fotodetektorerInnen optisk kommunikasjon omfatter hovedsakelig III-V InGaAs fotodetektorer og IV full Si og Ge/Si-fotodetektorerFørstnevnte er en tradisjonell nær-infrarød detektor, som har vært dominerende lenge, mens sistnevnte er avhengig av silisiumoptisk teknologi for å bli en stigende stjerne, og er et hett punkt innen internasjonal optoelektronikkforskning de siste årene. I tillegg utvikles nye detektorer basert på perovskitt, organiske og todimensjonale materialer raskt på grunn av fordelene med enkel prosessering, god fleksibilitet og justerbare egenskaper. Det er betydelige forskjeller mellom disse nye detektorene og tradisjonelle uorganiske fotodetektorer i materialegenskaper og produksjonsprosesser. Perovskittdetektorer har utmerkede lysabsorpsjonsegenskaper og effektiv ladningstransportkapasitet, detektorer for organiske materialer er mye brukt for sine lave kostnader og fleksible elektroner, og detektorer for todimensjonale materialer har fått mye oppmerksomhet på grunn av sine unike fysiske egenskaper og høye bærermobilitet. Sammenlignet med InGaAs- og Si/Ge-detektorer må imidlertid de nye detektorene fortsatt forbedres når det gjelder langsiktig stabilitet, produksjonsmodenhet og integrasjon.
InGaAs er et av de ideelle materialene for å realisere fotodetektorer med høy hastighet og høy respons. Først og fremst er InGaAs et halvledermateriale med direkte båndgap, og båndgapbredden kan reguleres av forholdet mellom In og Ga for å oppnå deteksjon av optiske signaler med forskjellige bølgelengder. Blant dem er In0,53Ga0,47As perfekt tilpasset substratgitteret til InP, og har en stor lysabsorpsjonskoeffisient i det optiske kommunikasjonsbåndet, som er det mest brukte i fremstillingen avfotodetektorer, og mørkestrømmen og responsytelsen er også best. For det andre har begge InGaAs- og InP-materialer høy elektrondrifthastighet, og deres mettede elektrondrifthastighet er omtrent 1 × 107 cm/s. Samtidig har InGaAs- og InP-materialer en elektronhastighetsoversvingeffekt under et spesifikt elektrisk felt. Oversvinghastigheten kan deles inn i 4 × 107 cm/s og 6 × 107 cm/s, noe som bidrar til å realisere en større tidsbegrenset båndbredde for bærebølgen. For tiden er InGaAs-fotodetektoren den mest vanlige fotodetektoren for optisk kommunikasjon, og overflateinnfallskoblingsmetoden brukes mest på markedet, og overflateinnfallsdetektorprodukter på 25 Gbaud/s og 56 Gbaud/s har blitt realisert. Overflateinnfallsdetektorer med mindre størrelse, bakinnfall og stor båndbredde har også blitt utviklet, som hovedsakelig er egnet for applikasjoner med høy hastighet og høy metning. Imidlertid er overflateinnfallssonden begrenset av sin koblingsmodus og er vanskelig å integrere med andre optoelektroniske enheter. Med forbedringen av kravene til optoelektronisk integrasjon har derfor bølgelederkoblede InGaAs-fotodetektorer med utmerket ytelse og integrasjonsegenskaper gradvis blitt fokus for forskning. Blant disse bruker nesten alle kommersielle 70 GHz og 110 GHz InGaAs-fotoprobemodulene bølgelederkoblede strukturer. I henhold til de forskjellige substratmaterialene kan den fotoelektriske proben med bølgelederkobling i InGaAs deles inn i to kategorier: InP og Si. Det epitaksiale materialet på InP-substratet har høy kvalitet og er mer egnet for fremstilling av høyytelsesenheter. Imidlertid fører ulike avvik mellom III-V-materialer, InGaAs-materialer og Si-substrater dyrket eller bundet på Si-substrater til relativt dårlig material- eller grensesnittkvalitet, og enhetens ytelse har fortsatt et stort rom for forbedring.
Publiseringstid: 31. desember 2024